Naslednja velika stvar v znanosti je že v vašem žepu

Superračunalniki so bistveni del sodobne znanosti. Z drobljenjem številk in izvajanjem izračunov, za katere bi ljudje potrebovali eone, da bi jih sami dokončali, nam pomagajo narediti stvari, ki bi drugače nemogoče, na primer napovedovanje poti leta orkanov, simuliranje jedrskih nesreč ali modeliranje, kako bi lahko eksperimentalna zdravila vplivala na ljudi celice. Toda ta računalniška moč ima svojo ceno – dobesedno. Raziskave, odvisne od superračunalnika, so znano drage. Ni neobičajno, da raziskovalne ustanove plačajo več kot 1000 dolarjev za eno uro uporabe superračunalnika, včasih pa tudi več, odvisno od zahtevane strojne opreme.

Toda v zadnjem času se namesto zanašanja na velike, drage superračunalnike vse več znanstvenikov obrača na drugačno metodo za svoje potrebe po drobljenju številk: porazdeljeno superračunalništvo. Za to ste verjetno že slišali. Namesto da bi se za opravljanje dane naloge zanašal na en sam, centraliziran računalnik, ta množični slog računalništva privlači računalniško moč iz porazdeljene mreže prostovoljcev, običajno z izvajanjem posebne programske opreme na domačih osebnih računalnikih oz pametni telefoni. Ti prostovoljni računalniki posamezno niso posebej zmogljivi, a če jih povežete dovolj skupaj, njihova skupna moč lahko zlahka zasenči moč katerega koli centraliziranega superračunalnika - in pogosto za delček stroški.

V zadnjih nekaj letih so tovrstni računalniški projekti enakovrednih doživeli nekakšno renesanso in ker se procesorska moč naših naprav še naprej izboljšuje, se zdi, da bi lahko bila naslednja velika stvar v znanosti pametni telefon v žepu.

Rojstvo in razcvet

Koncept prostovoljnega računalništva obstaja že desetletja, a šele v poznih devetdesetih letih prejšnjega stoletja, ko osebni računalniki so si prebili pot v veliko število ameriških gospodinjstev – kar se je res začelo širiti izklopljeno.

Leta 1999 so raziskovalci na UC Berkeley in Stanford začeli dva projekta, ki sta pridobila precejšnjo medijsko pokritost in široko sprejetje: SETI@home, ki je uporabnike osebnih računalnikov spodbudil, da se prijavijo in vključijo svoje procesorje za analizo podatkov radijskega teleskopa, in Zlaganje@doma, ki je to računalniško moč uporabil za zvijanje kompleksnih proteinov.

Oba projekta sta bila v javnosti zelo priljubljena. SETI@Home je dejansko doživel tako velik izbruh začetnega zanimanja, da je preplavil strežnike projekta in povzročal pogoste zrušitve. Toda po tem izjemnem uspehu se je zanimanje sčasoma umirilo, upadlo in ustvarjalce projekta končno pripeljalo do zaprl po 20 letih.

Folding@home pa ni doživel enake usode. Približno v času, ko se je projekt SETI@home končal, se je Folding@home pojavila priložnost, da zasije: izbruh COVID-19. Kmalu po izbruhu pandemije se je projektu pridružilo več kot milijon novih prostovoljcev, ki so dejansko ustvarili postal najhitrejši superračunalnik na svetu – eden zmogljivejši od 500 najboljših tradicionalnih superračunalnikov kombinirano. Njihovo delo je bilo preprosto, a ključno pri razbijanju nekaterih najbolj zapletenih bolezni, vključno z COVID 19: zložite beljakovine.

Beljakovine so ključne za razumevanje, kako na primer virus reagira na človeški imunski sistem in ga kontaminira. V svojem naravnem stanju so beljakovine v prepognjeni obliki in se odprejo, da na primer vežejo in zatrejo obrambo našega telesa. Da bi oblikovali terapevtiko, znanstveniki izvajajo simulacije, da bi preučili zaporedje odvijanja beljakovin - vendar je to proces, ki zahteva veliko sredstev in časa. Tu nastopi Folding@home. Ne le dramatično zniža stroške, ampak tudi pospeši razvoj za mesece in celo leta v nekaj primerih.

Ko prostovoljci Folding@home namestijo kos programske opreme, njihovi stroji prevzamejo del večje naloge in jih obdelajo v ozadju. Rezultati se prek oblaka pošljejo nazaj v laboratorije raziskovalne skupine, kjer se zberejo in pregledajo.

Rezultati so bili večkrat prelomni. Leta 2021 je znanstvenikom uspelo odkriti, zakaj so bile različice COVID-19 bolj uničujoče, predvsem po zaslugi povečanja računalniške moči Folding@home. Poleg tega je pomagal pri razvoju protivirusnega zdravila COVID-19, ki je zdaj v fazi kliničnih preskušanj. Poleg tega je Folding@home omogočil številne pomembne dosežke pri drugih boleznih, kot so Alzheimerjeva, Parkinsonova bolezen in rak.

Brez množičnega računalništva dr. Gregory R. Bowman, direktor Folding@home in izredni profesor na Medicinski fakulteti univerze Washington v St. Louisu v Missouriju, pravi: »To delo bi imelo stane na stotine milijonov dolarjev za oblak, zaradi česar je ekonomsko neizvedljiv za nas ali večino drugih.« Dodal je: »Računalniška moč je spreminjanje igre."

Nova vrsta državljanske znanosti

Vznemirljivo je, da projekti, kot je Folding@home, niso edini način, na katerega znanstveniki izkoriščajo moč pametnih telefonov. Včasih surova računalniška moč ni posebej pomembna in raziskovalci preprosto potrebujejo širšo spekter informacij — informacije, ki jih lahko zbere le na tisoče ljudi po vsem svetu dostaviti.

Na primer, marca letos je Evropska vesoljska agencija izstrelila svoj Camaliot kampanjo, ki želi izboljšati vremenske aplikacije s kreativno uporabo sprejemnika GPS v ljudeh Android telefoni. Vidite, kadar koli vaš telefon pinga satelite za navigacijo, se ti odzovejo s časom in lokacijo, telefoni pa izračunajo, kje so, na podlagi tega, kako dolgo je posamezno sporočilo prispelo. Čas, ki je potreben za vsak signal, lahko znanstvenike bolje informira o lastnostih atmosfere, kot je količina vodne pare v njej, kar lahko pomaga napovedati natančnejše napovedi dežja. Toda ekipa ESA lahko izvaja to dejavnost le na toliko lokacijah.

Aplikacija Camaliot omogoča lastnikom telefonov Android z vsega sveta, da prispevajo k projektu ESA. Večkrat pinga satelite iz telefonov ljudi in pošlje zbrane odzivne podatke nazaj v bazo ESA.

S Camaliotom ESA upa, da bo zbrala podatke z območij, kot je Afrika, ki so zelo zanimiva z vidika ionosfere in ki jih agencija ne pokriva dobro. geoprostorsko omejene centralizirane metode, je za Digital povedal Vicente Navarro, direktorat za znanost pri Evropski vesoljski agenciji in vodja kampanje Camaliot. Trendi.

Vključevanje

Vendar ostaja vprašanje: zakaj bi kdorkoli brezplačno posodil moč svoje naprave? Poleg povišanih računov za elektriko to vpliva tudi na delovanje in zdravje vaših telefonov in računalnikov. Toda tudi s temi slabostmi je za mnoge, kot je Jeffrey Brice, oblikovalec zvoka, ki proteine ​​zvija od leta 2007, odgovor precej preprost: delati dobro.

"Nekaj ​​časa me je zanimala kriptovaluta," je dejal Brice, "vendar se je zdela uporaba iste strojne opreme za Folding@home boljša, bolj etična in bolj človekoljubna uporaba opreme."

Za druge je to vir pasivnega dohodka. Za spodbujanje sodelovanja so nekatere vodilne skupine Folding@home ustanovile kripto skupnosti, ki jih vodijo donacije in vsak teden razdeljujejo valute, kot je Dogecoin, odvisno od prispevkov. Camaliot prav tako nagrajuje svoje največje sodelavce z boni.

Ker so računalniški čipi vstopili v skoraj vse, je Josh Smith, ustanovitelj CureCoin, kriptovaluta za nagrajevanje prostovoljcev Folding@home, predvideva še svetlejšo prihodnost množične znanosti projekti. "Če dosežemo svoje visoke cilje glede zmogljivosti, bo učinek valovanja za prihodnost našega planeta nekaj, kar se ne bo nikoli pozabilo," je dejal.

Priporočila urednikov

• Vaš naslednji monitor Mac bi lahko imel to genialno novo funkcijo
• Intel meni, da vaš naslednji CPE potrebuje procesor AI - evo zakaj
• Novo poročilo kaže, da sta Applova dva skrivna projekta njegova "naslednja velika stvar"
• Evo, kaj je A.I., ki analizira trende. meni, da bo naslednja velika stvar v tehnologiji
• Zvok znanosti: zakaj je zvok naslednja meja pri raziskovanju Marsa